高速铁路设计暂行规定简介

2020 4 18 1 高速铁路设计暂行规定简介 路基篇教授级高工 2020 4 18 2 背景 京沪高速铁路设计暂行规定 2003 01 27发布 2003 02 01实施 铁建设 2003 13号 按铁路跨越式发展的要求 有针对性地吸收了国际咨询意见 进行了修订 目前 修订版已报部待批 高速 客运专线参照此 规定 执行 2020 4 18 3 背景路基主要修改内容 对路基面上电缆槽 接触网杆柱的布置进行了修改 对路基基床表层和过渡段填料补充了Evd检测标准 路基基床表层增设了沥青混凝土 以加强防水和防冻 规定高速铁路路基应优先选用A B组填料和C组块石 碎石 砾石类填料 当选用C组细粒土填料时 应根据土源性质进行改良 2020 4 18 4 背景路基主要修改内容 路桥 路涵过渡段采用纵向正梯形断面形式 取消加筋土过渡段的结构形式 补充了所有路涵均需设置过渡段的规定 并按节单独编制 对路基工后沉降控制标准及其地基条件结合国际咨询意见进行了修改 对其他有关条文进行了补充 修改和完善 2020 4 18 5 目录 1 一 高速铁路对路基的要求和设计一般规定二 路基横断面三 高速铁路基床结构四 路堤填料和压实要求五 地基条件和工后沉降六 过渡段七 边坡防护 2020 4 18 6 目录 2 八 抗震九 路堑十 排水十一 支挡十二 电缆槽 接触网立柱和声屏障基础布置 2020 4 18 7 一 高速铁路对路基的要求和设计一般规定 一 高速铁路对路基工程要求 二 路基设计特点和一般规定 2020 4 18 8 一 高速铁路对路基工程要求 要达到高速铁路轨道高平顺性 要求 路基应为强度高 刚度大且纵向变化均匀 长久稳定 顶面平顺的轨道基础 确保列车高速 安全和平稳运行 即 路基设计和施工必须满足路基的工后沉降小 不均匀沉降小 在动力作用下的变形小 稳定性高等要求 高平顺性 高稳定性的路基是确保轨道高平顺性的前提条件 2020 4 18 9 一 高速铁路对路基工程要求 路基必须严格控制工后沉降 要严格控制路基的不均匀沉降 要控制路基的初始不平顺 高速和客运专线对路基的高标准要求 给传统铁路的设计 施工和养护提出了新的挑战 在许多方面深化和改变了传统的观念 而必须用全新的观念来设计 施工路基这种高标准土工结构物 2020 4 18 10 二 路基设计特点和一般规定 路基填筑标准高且具有强化的基床结构将路基作为一土工结构物来进行设计与施工 对填筑材料 压实标准 变形控制 检测要求等较现行铁路有很大提高 同时还要强化基床结构 特别是基床表层 基床表层是路基直接承受列车荷载的部分 它是路基中的最重要部分 基床表层不但给轨道提供了一个坚实的基础 同时 也对其下的土路基提供保护 因此基床表层必须有足够的强度和刚度 同时还要有稳定性和耐久性 作为基床表层的材料 需要有较好的力学性能 充分压实后在长期动力作用下保持稳定 并有很好的水稳定性和较小的渗透性 2020 4 18 11 二 路基设计特点和一般规定 路基填筑标准高且具有强化的基床结构 暂规 4 1 2基床表层的材质和强度应能承受列车荷载的长期作用 刚度应使列车运行时产生的弹性变形控制在一定范围内 厚度应使扩散到其底层面上的动应力不超出基床底层土的容许承载能力 并能防止道碴压入基床及基床土进入道床 防止地表水侵入基床土中导致基床软化及产生翻浆冒泥等基床病害 2020 4 18 12 二 路基设计特点和一般规定 路基填筑标准高且具有强化的基床结构 暂规 在八五攻关研究成果基础上 规定基床厚度为0 7m表层 2 3m底层共3 0m厚基床 表层采用了级配碎石 砂砾 材料 并规定了严格的级配曲线 对底层和下部路堤可用填料种类做了严格规定 压实标准上按填料不同规定不同的地基系数K30和压实系数K或孔隙率n 并采用双指标控制 在暂规和设计国际咨询基础上 吸取了秦沈线经验 暂规修改时 在表层的顶面设置一层5 10cm厚沥青混凝土防水层 表层总厚度不变 为便于衡量基床表层的动力学特征 级配碎石压实检测标准中增加动态变形模量Evd 2020 4 18 13 二 路基设计特点和一般规定 路基填筑标准高且具有强化的基床结构 暂规 4 1 5路堤填料应满足高速铁路所要求的填筑强度与密实度等压实标准的要求高速铁路对路基填料的强度和密实度有着较高的要求 根据秦沈客运专线施工中的经验 按照现行铁路路基设计规范对填料的划分标准 可能会存在由于对某些土类划分不细 在实际施工填筑中达不到暂规所规定的压实密度等指标的问题 因此 在勘测与设计阶段 就应重视填料问题 对拟采用的填料物理力学指标进行分析 对可能在施工中造成问题的填料进行必要的野外填筑试验 取得实际经验 以确保在施工中填料使用的准确性 2020 4 18 14 二 路基设计特点和一般规定 在轨下基础刚度变化处设置过渡段 暂规4 1 3 轨道基础竖向刚度出现突变的路基与桥台 路基与横向结构物连接处及路堤与路堑 土质或软质岩或强风化硬质岩石路堑与隧道分界处应设置过渡段 由于高速铁路机车和车辆动力作用特点 对轨道基础刚度纵向均匀性十分敏感 铁路线路是由不同特点的结构物 桥 隧 路基等 和轨道结构构成 这些结构在强度 刚度 变形等方面都有很大的差异 这必然会引起轨下基础刚度的不平顺 因此在路桥 路涵 路隧 路堤与路堑等相连地段 纵向基础刚度的变化必然破坏了路基 轨道 车辆系统刚度的均匀性 导致高速铁路系统振动的加剧 也加大了对轨下基础的动力作用 影响高速行车的平稳和安全 2020 4 18 15 二 路基设计特点和一般规定 在轨下基础刚度变化处设置过渡段路基与桥 涵 连接处一直是铁路路基的一个薄弱环节 一方面线路轨道结构下的路基与桥梁刚度差别较大而引起轨道刚度的突变 另一方面由于路基与桥台的沉降差而引起的轨道不平顺 而导致的轨面不平顺 在路堤与桥 涵 间设置一定长度的过渡段 以控制轨道刚度的逐渐变化 并最大限度地减少由于路基与桥涵的沉降不均匀而引起的轨面变形 保证列车高速 安全 舒适运行 2020 4 18 16 二 路基设计特点和一般规定 严格控制路基沉降变形4 1 4路基工后沉降值应控制在允许范围内 对路基与桥台及路基与横向结构物过渡段 地层变化较大处和不同地基处理措施连接处 应采取逐渐过渡的地基处理方法 减少不均匀沉降 满足轨道平顺性要求 对沉降控制较困难的软土和松软土地段路基 应做好施工组织设计 提前安排施工 保证必要的预压期 2020 4 18 17 二 路基设计特点和一般规定 严格控制路基沉降变形高速行车需要高度平顺和稳定的轨下基础 控制变形是高速客运专线路基设计的关键 在高速情况下 路基在重复荷载作用下所产生的累计沉降和不均匀下沉所造成的轨道不平顺将严重影响列车运行速度和舒适度 并增加线路养护工作量 路基沉降变形主要包括三个方面 列车行驶中路基面产生的弹性变形 长期行车引起的基床积累下沉 塑性变形 路基本体填土及地基的压缩下沉 2020 4 18 18 二 路基设计特点和一般规定 严格控制路基沉降变形列车行驶中弹性变形 运营阶段的塑性变形及路基填土压实下沉 只要满足基床及路基本体填筑材质 压实标准 其值都是有限的 而且也可得到控制的 因此 如何控制路基的沉降变形特别是工后沉降值 关键在于控制支承路基的地基的沉降 在吸取日本新干线建设的经验基础上 暂规规定了25m深度范围内严格的地基条件 除了软土地基工后沉降外 还提出了控制松软土地基工后沉降的概念 2020 4 18 19 二 路基设计特点和一般规定 严格控制路基沉降变形对松软 软土地基由于地基土层强度低 压缩性大 渗透系数小等特性 在其上修筑路基时 地基的沉降问题突出 过大的沉降量影响轨道的稳定和平顺 而且持续时间较长 因此 在这种地基上修建的路基 将其工后沉降量和沉降速率控制在允许范围内 使其不影响列车高速 舒适 安全的运行 2020 4 18 20 二 路基设计特点和一般规定 严格控制路基沉降变形 暂规 中规定 路基工后沉降量一般地段不应大于10cm 沉降速率应小于3cm 年 桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于5cm 修改为 路基工后沉降量一般地段不应大于5cm 沉降速率应小于2cm 年 桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于3cm 2020 4 18 21 二 路基设计特点和一般规定 严格控制路基沉降变形根据日本和法国及德国的经验 满足高速铁路的轨道平顺性除要严格控制路基的均匀沉降外 不均匀沉降控制更为关键 路基与桥台及路基与横向结构物过渡段 地层变化较大处和不同地基处理措施连接处 是不均匀沉降容易产生的常见部位 故在地基处理和路堤设计中应采取逐渐过渡的方法 减少不均匀沉降 以满足轨道平顺性要求 2020 4 18 22 二 路基设计特点和一般规定 严格控制路基沉降变形日本良好地基的有碴轨道路堤填筑后一般放置1个月以上 地基不良地段路堤放置6个月以上 黏土地基上的路堤板式轨道放置6个月以上 其他地基放置3个月以上 同时 进行必要的沉降观测 并测算沉降稳定时间 法国和德国强调要详细地质地基勘察 一般安排路堤施工工期比较长 以保证予压时间 达到稳定时间和沉降要求 2020 4 18 23 二 路基设计特点和一般规定 严格控制路基沉降变形为了有效地控制工后沉降量及沉降速率 采用动态设计是解决这一问题非常重要的手段 在每个松软 软土地基工点及各种过渡段必须设置沉降和位移观测设备 随施工进程观测 及时绘制填土 时间 沉降曲线 控制填土速率 保证了路基在施工过程中的安全与稳定 避免施工控制不当而产生过大附加沉降 根据沉降观测资料及沉降发展趋势 工期要求等 采取相应的措施 如调整预压土高度 确定预压土卸荷时间 提出基床底层顶面抬高值 以及为铺轨前对路基进行评估及合理确定铺设上部建筑时间提供依据 以确保铺轨后路基工后沉降量与沉降速率控制在允许范围内 2020 4 18 24 二 路基设计特点和一般规定 严格 高标准的路基排水 防洪 抗震 支挡防护设计为了保证高速铁路运行安全 路基的防水和排水 防洪 抗震 支挡防护等设计标准均比一般铁路标准高 这些方面对路基安全稳定是至关重要的 2020 4 18 25 二 路基设计特点和一般规定 严格 高标准的路基排水 防洪 抗震 支挡防护设计3 3 7跨越排洪河道的特大桥和大中桥的桥头路基 水库和滨河地段 行洪 滞洪区的浸水路堤 其路肩高程应按现行设计规范结合国家防洪标准设计 4 1 6路基加固防护工程应在现行规范的基础上适当提高技术标准 4 1 7路基排水工程应全面系统地规划 具有足够的防 排水能力 并及时实施 4 1 8为抵御自然因素及人为因素对路基的破坏或不良影响 应提高路基抗洪 抗震等自然灾害的能力 2020 4 18 26 二 路基设计特点和一般规定 路基设计荷载采用ZK活载 设计考虑动应力及传递特征1 荷载4 1 14路基上的轨道及列车荷载换算土柱高度和分布宽度应符合表4 1 14的规定 4暂规路基 doc 2020 4 18 27 二 路基横断面 4 1 9路基面形状应为三角形 设由路基面中心向两侧的4 横向排水坡 曲线加宽时 仍应保持路基面三角形形状 4 1 10路肩宽度应符合下列规定 路堤 两侧均为1 4m 路堑 两侧均为1 4m 4 1 11直线地段的路基面宽度应按表4 1 11采用 表4 1 11直线地段路基面宽度 m 2020 4 18 28 二 路基横断面 路基宽度主要考虑以下几个因素 路基稳定的需要 特别是浸水后路堤边坡的稳定性 满足养护维修的需要 在线路维修时 搁置或通行小型养路机械及维修作业 都需要有一定的宽度 确保人员安全避让距离的需要 2020 4 18 29 二 路基横断面 4 1 12正线曲线地段路基面加宽值应在曲线外侧按表4 1 12规定的数值加宽 曲线加宽值应在缓和曲线内渐变 表4 1 12曲线地段路基面加宽值 2020 4 18 30 二 路基横断面 4 1 13路基标准横断面应符合图4 1 13 1 6的规定 4暂规路基 doc 2020 4 18 31 三 高速铁路基床结构 4 2 1基床表层应考虑防排水层 路基基床由表层和底层组成 表层厚度应为0 7m 底层厚度应为2 3m 总厚度为3 0m 其中 基床表层由5 10cm厚的沥青混凝土和65 60cm厚的级配碎石或级配砂砾石组成 2020 4 18 32 三 高速铁路基床结构 一 基床结构确定依据1 基床表层的功能和作用基床表层是路基直接承受列车荷载的部分 是路基结构中最重要的部分 基床表层必须有足够的强度和刚度 同时还要有稳定性和耐久性 2020 4 18 33 三 高速铁路基床结构 一 基床结构确定依据2 列车动应力传递比例原则列车动应力由轨道 道床传至路基本体 沿深度逐渐衰减 路基基床厚度按列车荷载产生的动应力与路基自重应力之比为0 2的原则确定 当动应力与自重应力之比为0 2时 深度约为3 0m 因此将基床厚度定为3 0m 2020 4 18 34 三 高速铁路基床结构 一 基床结构确定依据3 基床表层厚度确定1 变形控制 在列车荷载作用下 以路基顶面变形量不大于3 5mm为控制条件 2 强度控制 以作用在基床底层顶面的动应力不大于填土允许应力为控制条件 2020 4 18 35 三 高速铁路基床结构 一 基床结构确定依据4 表层沥青混凝土防水层设置的必要性1 秦沈客运专线的科研试验成果和路基冻涨问题2 京沪高速铁路填料 沿线气温 降水和冻结深度3 暂规 和设计国际咨询的意见 2020 4 18 36 三 高速铁路基床结构 二 基床表层材料 压实标准1 基床表层的材料和级配4 2 2级配碎石或级配砂砾石的材料规格及压实标准应符合下列规定 1采用级配碎石时应符合下述技术要求 1 碎石粒径 级配及材料性能应符合高速铁路碎石道床的有关技术条件 2 与上部道床碎石及下部填土之间应满足D15 4d85的要求 当与下部填土不能满足此项要求时 基床表层应采用颗粒级配不同的双层结构 或在基床底层表面铺设土工合成材料 但当下部填土为改良土时 可不受此项规定限制 2020 4 18 37 三 高速铁路基床结构 1采用级配碎石时应符合下述技术要求 3 压实标准应符合表4 2 2 1的规定 表4 2 2 1级配碎石基床表层的压实标准注 基床表层的K30 Evd n三项指标要求同时检测 均必须满足压实标准 2020 4 18 38 三 高速铁路基床结构 二 基床表层材料 压实标准1 基床表层的材料和级配4 2 2级配碎石或级配砂砾石的材料规格及压实标准应符合下列规定 2采用级配砂砾石时应符合下述技术要求 1 颗粒的粒径 级配应符合表4 2 2 2的规定 2 级配曲线应接近圆滑 某种尺寸的粒径不应过多或过少 3 与上部道床及下部填土之间应满足D15 4d85的要求 当与下部填土之间不能满足此项要求时 基床表层应采用颗粒级配不同的双层结构 或在基床底层表面铺设土工合成材料 但当下部填土为改良土时 可不受此项规定限制 4 颗粒中细长及扁平颗粒含量不应超过20 黏土团及有机物含量不应超过2 5 粒径小于0 5mm的细集料的液限应小于28 其塑性指数应小于6 2020 4 18 39 表4 2 2 2砂砾石级配范围 2020 4 18 40 6 压实标准应符合表4 2 2 3规定 表4 2 2 3级配砂砾石的基床表层压实标准 2020 4 18 41 三 高速铁路基床结构 二 基床表层材料 压实标准2 基床表层的压实标准原 暂规 采用地基系数K30与孔隙率n两项指标控制 国际咨询后增加Evd标准值 要求K30 Evd n三项指标 均必须检测 同时满足压实标准 2020 4 18 42 三 高速铁路基床结构 二 基床表层材料 压实标准2 基床表层的压实标准 地基系数K30值 根据中铁三局所作 高速铁路路堤施工工艺及装备研究 课题 通过在山东高速公路试验段采用级配砂砾石及级配碎石作填筑试验 当压实度达到0 97以上 孔隙率小于15 时 K30值在190 200MPa m 故采用K30 190MPa m 2020 4 18 43 三 高速铁路基床结构 二 基床表层材料 压实标准2 基床表层的压实标准 孔隙率n值 孔隙率n采用毛体积密度来计算 其计算式为n 1 d h 式中 h为毛体积密度 d为压实土体的干密度 根据秦沈客运专线基床表层级配碎石的施工实践 将n 1 调整为n 18 2020 4 18 44 三 高速铁路基床结构 二 基床表层材料 压实标准2 基床表层的压实标准 动态变形模量Evd的标准值 Evd是德国九十年代开始采用的新型路基压实质量标准 从研究开发至今已有近二十年的历史 动态变形模量Evd标准首先应用于道路建设 路面垫层 管道和电缆沟槽 渠道 基础回填等工程 1997年2月德国颁布执行的 德国铁路建设轻型落锤仪使用规定 NGT39 标志着动态变形模量Evd标准开始在铁路工程中正式采用 该标准的最大特点是能够反映列车在高速运行时产生的动应力对路基的真实作用状况 2020 4 18 45 三 高速铁路基床结构 二 基床表层材料 压实标准2 基床表层的压实标准 动态变形模量Evd的标准值 1999年12月20日颁布执行的德国铁路规范DS836 0501中 按路基结构形式 设计速度 填土种类 工程部位的不同 明确规定了各种情况下的动态变形模量Evd的设计标准值 其中 设计速度300km h的高速铁路路基基床表层除规定了Ev2外 还规定的Evd设计标准为50MPa 2020 4 18 46 德国铁路规范DS836 时速300km新建客运专线有碴轨道路堤横断面时速300km新建客运专线有碴轨道路堑横断面时速300km新建客运专线无碴轨道路堤横断面时速300km新建客运专线无碴轨道路堑横断面路基压实标准Evd简介 ppt 2020 4 18 47 三 高速铁路基床结构 三 基床底层材料 压实标准4 2 3基床底层应采用A B组填料或改良土 其压实标准应符合表4 2 3的规定 表4 2 3基床底层填料及压实标准注 1 压实系数K为重型击实标准 以下同 2 改良土压实标准 当采用物理方法改良时 应符合本表规定 当采用化学方法改良时 除符合本表规定外 还应满足设计提出的技术要求 2020 4 18 48 四 路堤填料和压实要求 一 一般条件下填料和压实要求4 3 1基床以下路堤应优先选用A B组填料和C组块石 碎石 砾石类填料 当选用C组细粒土填料时 应根据土源性质进行改良后填筑 其填料及压实应符合表4 3 1的标准 表4 3 1基床以下路堤填料及压实标准注 改良土压实标准 当采用物理改良方法时 应符合本表规定 当采用化学改良方法时 除符合本表规定外 还应满足设计提出的技术要求 2020 4 18 49 四 路堤填料和压实要求 二 浸水条件下的填料要求4 3 12长期受水浸泡的路堤 其浸水部分应采用水稳性高的渗水性材料填筑 宜放缓边坡坡度 并应对边坡进行防护 4 3 13雨季滞水及排水不畅的低洼地段 低洼处应以渗水性材料或水稳性好的填料填筑 并应采取将水流排除的疏导措施 4 3 14在地下水位高 地下水位距地表 0 5m 的黏性土地基上填筑路堤时 路堤底部应填筑渗水性材料 厚度不应小于0 5m 有条件时宜采取降低地下水位的措施 4 3 18路堤浸水部分严禁填筑易风化的软块石 2020 4 18 50 四 路堤填料和压实要求 三 岩质填料要求4 3 16当路堤填筑硬质岩石及不易风化的软质岩的碎 块石时 应采用级配较好的材料 不应倾填 应分层填筑 分层压实 填料的最大粒径在基床底层内不得大于15cm 在基床以下路堤内不得大于30cm 且大块石不应集中 应均匀地分布于填筑层中 每一填筑层内部和表面石块间的空隙应用较小石块 石屑等材料填充密实 并使层厚均匀和层面平整 当采用软块石作填料时 应查明其风化程度并判别填料的适用性 4 3 17当采用碎石 块石作填料时 对其压实方法及施工工艺要求 应通过现场填筑试验确定 使用碎 块石填筑的路堤其填料的粒径大小 大块石间空隙是否充填密实 是否分层压实等因素 对路堤的强度和密实程度有很大的影响 因此 本条对石块的大小作出了规定 并要求填料级配较好 以使互相充填 且大块石在每一填筑层内均匀分布 不应集中 2020 4 18 51 四 路堤填料和压实要求 四 低路堤的设计4 3 2对于高度小于基床厚度的路堤 当基床范围内的地基存在Ps 1 5MPa或 0 0 18MPa的土层时应采取换填等措施处理 软弱地基应结合地基的深层处理确定处理措施 当基床范围内的地基不存在Ps 1 5MPa或 0 0 18MPa的土层时 其基床应满足表4 3 2 1或表4 3 2 3及表4 3 3要求 不能满足时 可按下列情况分别进行处理 2020 4 18 52 四 路堤填料和压实要求 四 低路堤的设计1当0 7m 路堤高度h 3 0m时 1 当地基为黏性土时 应挖除表层0 3 0 5m 并回填整平碾压至K 0 95 如地层地下水位较高 丰水期地下水位距地表 0 5m 应于基底填渗水性填料 厚0 5m 并碾压至K30 130MPa m 2 当地基为砂类土时 应将地表整平碾压至K30 130MPa m 3 当地基为砾卵石 碎石 类土时 应将地表整平碾压至K30 150MPa m 4 当地基为岩石时 视其风化程度分别按上述要求处理 坚硬岩石可不处理 直接在其上填筑 2020 4 18 53 四 路堤填料和压实要求 四 低路堤的设计2当h 0 7m时 基床表层应满足4 2 2条要求 1 当地基为黏性土时 在基床表层下换填渗水性填料 厚0 5m 并碾压密实至K30 130MPa m 2 当地基为砂类土时 应将地基整平碾压至K30 130MPa m 3 当地基为砾卵石 碎石 类土时 应将地基整平碾压至K30 150MPa m 4 当地基为岩石时 视其风化程度分别按上述要求处理 坚硬岩石可不处理 直接在其上填筑 2020 4 18 54 四 路堤填料和压实要求 四 低路堤的设计对高度小于3 0m的低路堤 基床部分应满足相应部位的要求 当不能满足时 应采取措施以满足其相应部位的地基强度K30或压实系数K值的要求 对黏性土地基 应在施工时对地表层一定厚度进行翻挖回填或换填渗水性材料碾压至满足K30或K值 并根据秦沈客运专线设计情况 对低路堤的基底处理提出了具体措施 2020 4 18 55 四 路堤填料和压实要求 五 地震区路基填料4 3 19地震区的路堤填料应符合下列规定 1应选用抗震稳定性较好的土 不应采用粉砂 细砂和黏砂 当不得不采用时 应采取土质改良或加固等措施 2对浸水部分应选用抗震稳定性较好的渗水性材料 当采用粉砂 细砂和中砂时 应采取防止液化措施 2020 4 18 56 四 路堤填料和压实要求 五 地震区路基填料从国内外路堤震害的情况分析 当采用粉 细砂作填料时容易产生路堤坍塌 边坡溜滑 下沉 开裂等震害 所以在地震区修建高速铁路应选用抗震稳定性较好的填料填筑 不应采用粉细砂作填料 从本条文说明的4 2 3 4 3 1条中可知 由于压实强度的原因 粉 细砂一般不宜直接填筑路堤 故当不得不采用时 应掺拌粗颗粒填料进行土质改良或采取加固措施 对浸水部分当采用粉细砂时 应采取防止振动液化的措施 如掺拌粗颗粒改良 提高填土密度等方法 2020 4 18 57 五 地基条件和工后沉降 4 3 3当路堤基底以下压缩层范围内 一般不小于25m 的地基土不符合路堤地基技术条件表4 3 3要求时 应作工后沉降分析 路基工后沉降量不应大于5cm 年沉降速率应小于2cm 年 桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于3cm 表4 3 3路堤地基条件注 N 标准贯入试验锤击数4 3 4软土路堤的稳定安全系数考虑列车荷载作用时不应小于1 15 4 3 5软土地基沉降计算见本暂行规定附录D 由计算公式求得的总沉降量应经实际工程观测资料检验修正 2020 4 18 58 五 地基条件和工后沉降 一 地基条件作为支承路堤的地基 不仅应有足够的强度 能安全地支承路堤 不发生基底破坏 同时 还应具有一定的刚度 使地基不致发生过量下沉 此外 即使发生地震 也不致发生破坏和下沉 为确保上部轨道结构的平顺性 并减少养护维修工作量 高速铁路必须严格控制沉降变形 因此 对地基的要求相应较高 日本对东海道新干线在经过10年运营后 对路堤基底的下沉量 路堤地基的状况 线路维修量多少及难易程度进行了分类调查 根据调查结果 提出了由地表起到约为路基宽度的2倍 以25米为限 的深度范围内支承路堤的地基的必要条件 满足这些条件的地基其路堤处于良好状态 没有发生有问题的下沉现象 下沉量 10cm 作为支承路堤的地基是合适的 并纳入了规范 根据日本的经验 工后沉降标准小于10cm时 路堤基底以下25m范围内的地基应符合表4 3 3条件 否则 应作工后沉降分析 原地基条件中黏性土 0 8MPa Ps 1 2MPa 但层厚小于2m 对于严格的工后沉降而言不合适 所以在咨询后修改时删除 2020 4 18 59 五 地基条件和工后沉降 二 压缩层厚度但沉降量与路堤高度 地基土性质和压缩层厚度密切相关 一般情况下 软土地基压缩层厚度按附加应力等于0 1倍自重应力确定 秦沈客运专线规定 对松软土 当地基土层的IL 0 5时 计算至附加应力与自重应力比为0 2的深度 当IL 0 5 即硬塑状 当硬塑土层下有厚度大于3 0m的软塑土时 应计算至松软土层底 对压缩层范围内的砂类土层 则不计算沉降量 由于京沪高速铁路沿线地基条件变化较大 工后沉降分析时压缩层厚度不应笼统确定 由于京沪高速铁路设计速度比日本新干线高 必须对各种地层进行详细地质勘察和地基土的各项参数的现场勘察和原位试验及室内试验分析 详细划分地层 计算压缩层厚度一般不应小于25m 并应取得沉降计算深度范围内所需的各项计算参数和指标 使沉降计算更合理 准确 2020 4 18 60 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降为使列车高速 安全 舒适运行 并尽可能减少维修 严格控制路基的变形 沉降是很重要的因素 工后沉降定义 基础设施铺轨开始时的沉降量与最终形成的沉降量之差 工后沉降的构成 路堤建成后发生的变形 沉降主要有三部分组成 路堤 主要是基床 在列车荷载作用下发生的变形 路堤本体在自重作用下的压密沉降 支承路基的地基压密沉降 2020 4 18 61 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降在路堤填料的材质与施工质量有保证的前提下 前两部分的数值是有限的 路堤填土的压密沉降主要通过压实密度来控制 京沪高速铁路路堤的压实要求与国外主要高速国家对路堤的压实要求基本相同 根据国外高速铁路的经验和实测资料 路堤填土压实沉降量 当路堤以粗粒土 碎石类土填筑时 约为路堤高度的0 1 0 3 当以细粒土填筑时 约为路堤高度的0 3 0 5 该部分沉降一般在路堤竣工之后一年左右完成 因此控制路堤沉降主要是控制地基的工后沉降 对软土地基来说 由于软土的压缩性大 渗透系数小等特性 路堤建成后 不仅沉降量大而且需延续较长时间才能完成 路基工后的累计沉降与时间有关 工后沉降是指路堤建成后铺轨时开始 计算至最终的路基剩余沉降 因此 必须采取有效措施 使路基工后沉降控制在允许范围内 2020 4 18 62 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降 各国高速铁路工后沉降规定日本的经验表明 当路基的沉降控制在较小范围内 列车的正常运行才能保证 因此 在保证列车安全 舒适运行的前提下 路基允许工后沉降量的确定主要是经济问题 即为满足工后沉降量所进行地基的处理费用与运行期间线路养护维修费用大致平衡 日本新干线规定 有碴轨道路基工后沉降量一般地段不应大于10cm 沉降速率应小于3cm 年 桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于5cm 板式轨道路基容许工后沉降量在扣件调整范围内即小于30mm 折角小于4 1000 沉降应观测至沉降稳定结束为止 2020 4 18 63 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降 各国高速铁路工后沉降规定法国高速铁路规定 滤水层验收后最初沉降应小于2cm 最后一次捣固之后运行和第一列高速列车前 或最晚在滤水层验收后18个月内沉降完全稳定 短距离内的沉降值要比长距离范围内的沉降值更难确定 规定30m范围内每年的最大沉降差为4mm 200m范围内每年的最大沉降差为10mm 法在软基上修建的路基很少 在沉降控制没有把握和工期不允许时即采用桥的形式 2020 4 18 64 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降 各国高速铁路工后沉降规定德国无碴轨道路基最大容许工后沉降30mm 有碴轨道 每年沉降不超过1 2cm 桥墩周围不应有不均匀沉降 路基不均匀沉降造成的轨道变形按轨道竖向过渡曲线半径Ra 0 4V2控制 如V 350km h 在10m内不超过2mm 另外 根据台湾高速铁路资料 有碴轨道工后绝对沉降不超过50mm 10m长度不均匀沉降不超过20mm 板式碴轨道工后绝对沉降不超过50mm 20m长度不均匀沉降不超过30mm 2020 4 18 65 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降 各国高速铁路工后沉降规定原 暂行规定 规定路基工后总沉降量为10cm 沉降速率为3cm 年 桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于5cm 对于当今开通速度即达到设计速度的铁路建设是不能接受的 为确保建设世界一流的高速铁路 要充分吸取各国的经验和教训 必须严格控制路基的工后沉降 在国际咨询后 修改为 有碴轨道路基工后沉降量一般地段不大于5cm 桥台与台尾路堤的沉降不同 将造成轨道不平顺 导致轮轨动力作用加剧 因而影响轨道结构的稳定 影响列车高速 安全 舒适运行 因此对台尾过渡段工后沉降量控制较一般地段更为严格 要求工后沉降量不大于3cm 本条还规定了工后沉降速率的控制 沉降速率应小于2cm 年 因为沉降速率过快 即在短时间内沉降过大 会造成维修困难而危及行车安全 同时 维修量加大会影响线路的通过能力 故应予以控制 2020 4 18 66 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降 控制工后沉降的措施 1 详细勘察试验 2 地基工后沉降的计算 3 以桥代路 4 控制路基最小长度 5 加强地基处理措施 6 加强沉降观测 进行动态设计 7 试验段指导设计施工 8 适宜静置工期 2020 4 18 67 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降 控制工后沉降的措施 1 详细勘察试验必须勘察查明软土及松软土的分布范围 厚度 埋深及分层物理力学指标和工程性质 勘探点密度 勘探深度和取样测试应满足有关标准和设计要求 2020 4 18 68 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降 控制工后沉降的措施 2 地基工后沉降的计算软土和松软土地基路基工点应按照一定断面密度 进行稳定检算与沉降计算 地基沉降量计算其压缩层厚度按附加应力等于0 1倍自重应力确定 地基的总沉降量S 一般情况下可由瞬时沉降Sd与主固结沉降Sc之和计算 此外对泥炭土 富含有机质黏土或高塑性黏土地层可视情况考虑计算次固结沉降Ss 地基的总沉降量也可采用沉降系数 m 与主固结沉降 SC 计算 S mSC C 0 3 1 沉降系数m为一经验系数 与地基条件 荷载强度 加荷速率等有关 其范围值对正常固结土m 1 1 1 4 秦沈线软弱地基地层中没有高有机质土和泥炭土 因此在地基的总沉降量计算中不计算次固结沉降 经验系数m按不同土质分别取值 如压缩层为粘砂土时 m 1 1 如压缩层为砂粘土时m 1 2 如压缩层为粘土时 m 1 3沉降计算时 列车荷载按单线有载计算 2020 4 18 69 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降 控制工后沉降的措施 3 以桥代路当填土高大于4米及地段加固深度大于10米时 应与设桥方案作全面技术经济比较 两者造价相近时宜以桥梁通过 对处理难度大的软土或松软土 含液化土地基 地段路桥分界高度 应根据路堤地基条件 填料性质及来源 当地土地资源 城镇交通要求等 通过技术经济比较综合确定 一般地段路桥分界高度可采用7 8m 在城镇近郊可采用5m左右 软土地基地段 应根据软土类型 软土层厚度 加固工程大小及路堤工后沉降量等因素确定 一般路桥分界高度可采用4 6m 池塘集中 道路和沟渠密集 沉降控制困难的软土地基地段宜按设桥方式通过 2020 4 18 70 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降 控制工后沉降的措施 4 控制路基最小长度6 1 9规定 相邻桥涵之间的距离 要综合考虑高速列车行车的平顺性要求 路桥 涵 过渡段的施工工艺要求以及经济造价等因素 合理确定 两桥台尾之间的距离不宜小于150m 两涵之间以及桥台尾与涵之间的净距离不宜小于30m 桥涵构造物与路基的刚度不同和沉降差异使得在频繁路桥 路涵变化下必然引起上部的轨道变形 两桥桥台之间的净距离过近时 会造成短时间内两次跳车 对旅客乘车的舒适性产生影响 另外 由于两桥后均要设置过渡段 距离过近 剩余的普通路基已不多 故与两桥连起来相比 经济上已没有多大差别 对于涵洞 由于高速铁路路基的填筑要求很高 一般应采用大型机械压实 两涵之间的净距过小 会造成施工困难 根据以上分析 并参考秦沈线的经验 综合各种因素提出两桥之间 两涵 桥涵 之间适宜的净距离 2020 4 18 71 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降 控制工后沉降的措施 5 加强地基处理措施按照 安全可靠 经济合理 技术先进成熟 工期可控 的原则 从工后沉降及沉降速率的控制效果 工程经济性 施工工期 施工工艺及质量检验难易程度 环境保护 结合工点工程地质条件等方面综合考虑确定 软土及松软土地基加固应以复合地基法为主 并尽早安排施工 对浅层地基一般采用挖除换填或片石挤淤加固 对厚度大于2m厚层地基 采用袋装砂井 挤密砂桩 粉喷桩或浆喷桩 旋喷桩 强夯等地基加固措施 加固深度原则上应穿透软土层至硬底 一般控制在18m以内 桥路及涵路过渡段应适当提高置换率 2020 4 18 72 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降 控制工后沉降的措施 5 加强地基处理措施软土地基采用排水固结法联合堆载预压处理时 应确保足够的预压期 预压土方的取弃 调配容易 并应分析后期发生的长期沉降量 对路基工后沉降量控制的影响 位于站场及其咽喉区 预留联络线接入条件 设置铺轨基地地段及设桥困难或桥梁造价较高等地段处理措施应加强 对工程结构和地形地质条件 以及地基加固措施发生变化的地段 在路堤填筑过程中应进行位移和沉降观测 根据观测结果确定施工进度 必要时可进行堆载预压 2020 4 18 73 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降 控制工后沉降的措施 6 加强沉降观测 进行动态设计4 3 6软土及松软土地基上填筑路堤时 应于边坡坡脚外设置边桩进行水平位移观测 于路堤基底地面设置沉降观测设备进行沉降观测 在路堤填筑过程中 必须控制填土速率 控制标准应为 路堤中心地面沉降速率 1 0cm 每昼夜 坡脚水平位移速率 0 5cm 每昼夜 应根据沉降观测情况进行综合分析 开展动态设计 以推算地基的最终沉降量 并应及时调整设计使地基处理达到预定的控制要求 同时应作为验交时控制工后沉降量的依据 2020 4 18 74 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降 控制工后沉降的措施 7 试验段指导设计施工4 3 7软土及松软土地基地段应结合工程实际 选择代表性地段提前修筑实验路堤 以检验设计 指导施工 软土和松软土地段应选择地层和工程情况有代表性的地段提前修筑实验路堤 是掌握本地区软土和松软土地基特征与变形规律 验证地基加固设计和摸索施工工艺必不可少的 通过实验与比较 可以筛选出合理的处理方案与相应的设计参数 验证计算方法的合理性 合理确定填筑速率控制方法 为软土和松软土地段路堤设计与施工提供依据 实验工程是以验证 修改 完善设计和指导施工为主要目的 实验工程至少有一年半以上的观测期 因此 应在全线开工前 即取得实验成果 2020 4 18 75 五 地基条件和工后沉降 三 工后沉降 控制工后沉降的措施 8 适宜静置工期日本良好地基的有碴轨道路堤填筑后一般放置1个月以上 地基不良地段路堤放置6个月以上 黏土地基上的路堤板式轨道放置6个月以上 其他地基放置3个月以上 同时 进行必要的沉降观测 并测算沉降稳定时间 法国和德国强调要详细地质地基勘察 一般安排路堤施工工期比较长 以保证予压时间 达到稳定时间和沉降要求 2020 4 18 76 六 过渡段 在轨下基础刚度不同和沉降差异处 即 路堤与桥台 路堤与横向结构物 立交框构 箱涵等 路堤与路堑连接处 土质 软质岩及强风化硬质岩路堑与隧道连接地段 应设置不同的过渡段 并采用渐变处理措施 使轨下基础刚度和沉降差异逐渐过渡 2020 4 18 77 六 过渡段 一 路桥过渡段4 3 8路堤与桥台连接处应设置过渡段 并应符合下列规定 1过渡段长度按下式确定 l 2 h 0 7 a 4 3 8 式中l 过渡段长度 m h 台后路堤高度 m a 常数3 5m2台尾过渡段路堤可按以下方式设计 过渡段路堤基床表层应满足4 2 2条的要求 并在与桥台连接的20m范围内基床表层的级配碎石内掺入3 5 的水泥 表层以下以级配碎石分层填筑 见图4 3 8 1 填筑压实标准应满足K30 150MPa m Evd 50MPa和孔隙率n 28 碎石的级配范围应符合表4 3 8的规定 台尾过渡段路堤设置方式图 doc 2020 4 18 78 表4 3 8碎石石级配范围注 颗粒中针状 片状碎石含量不大于20 质软 易破碎的碎石含量不得超过10 黏土团及有机物含量不得超过2 2020 4 18 79 六 过渡段 4 3 8路堤与桥台连接处应设置过渡段 并应符合下列规定 过渡段桥台基坑应以混凝土回填或以碎石分层填筑并用小型平板振动机压实 路堤基底原地面平整后 用振动碾压机碾压密实 并使K30 60MPa m 过渡段路堤应与其连接的路堤按一整体同时施工 并将过渡段与连接路堤的碾压面 按大致相同的高度进行填筑 级配碎石中 掺入3 5 的普通硅酸盐水泥 充分振动碾压压实 过渡段处理措施及施工工艺应结合工程实际 进行现场试验 2020 4 18 80 六 过渡段 与桥梁连接处的路堤一直是铁路路基的一个薄弱环节 一方面由于路堤与桥梁刚度差别较大而引起轨道刚度的突变 同时路堤与桥台的沉降不一致 而导致轨面不平顺 因而引起列车与线路结构的相互作用增加 影响线路结构的稳定 影响列车高速 安全 舒适运行 2020 4 18 81 六 过渡段 根据国外高速铁路 公路的经验 在路堤与桥梁间设置一定长度的过渡段 以控制轨道刚度的逐渐变化 并最大限度地减少路堤与桥梁的沉降不均匀而引起的轨面变形 以保证列车高速 安全 舒适运行 过渡段长度 根据国内 八五 研究成果及国外资料 过渡段长度不宜小于10m 设置长度可按台尾路堤高度确定 一般可按路堤高度的2倍加3 5m设置 2020 4 18 82 六 过渡段 对路桥过渡段德 法国家对加筋土过渡段均不采用 日本仅在有抗震要求较高的过渡段采用 但填料是水泥掺碎石 加筋材锚在桥台上 对过渡段的形式认为正梯形比倒梯形好 采用的最多 但法国也有倒梯形的 2020 4 18 83 六 过渡段 过渡段处理措施 日本和德国通常采用级配碎石或级配砂砾石掺入3 左右的水泥填筑的处理方法 对于过渡段沿线路纵向的几何布置型式 日本 法国和德国多采用上窄下宽的正梯形 秦沈客运专线采用了倒梯形 从过渡段刚性过渡来看 都能满足要求 但相对来说采用正梯形对桥台稳定和路基施工更为有利 设计和施工时应根据桥台和路基的地基条件 高度和施工顺序采用 在德国和法国高速铁路一般不主张采用加筋土过渡段结构型式 2020 4 18 84 六 过渡段 设计咨询时法国提供高速铁路的路桥过渡段形式为靠近桥台20m范围内的基床表层级配碎石中掺入3 5 的水泥 而且在过渡段的梯形中靠桥台一侧设置一个小梯形 小梯形的级配碎石中掺入3 5 的水泥 使过渡段的刚度曲线比较平缓 2020 4 18 85 六 过渡段 二 路堤与横向结构物 立交框构 箱涵等 过渡段4 3 9路堤与横向结构物 立交框构 箱涵等 连接处 应设置过渡段 见图4 3 9 路堤与横向结构物连接处设置方式图 doc过渡段设置标准 同4 3 8条的规定 横向建筑物顶面以上基床表层的级配碎石应掺入3 5 的水泥 应改为 在横向结构物顶及其两端20m范围内的基床表层级配碎石中掺入3 5 的水泥 过渡段基床厚度范围内的级配碎石中掺入3 5 的水泥 过渡段的基坑应回填混凝土或分层回填碎石 并用小型平板振动机压实 基坑回填至原地面平整后应用振动碾压机碾压至密实 2020 4 18 86 六 过渡段 二 路堤与横向结构物 立交框构 箱涵等 过渡段路基与横向结构物连接处及路堤与路堑连接处设置过渡段 都是为了使支承轨道的基础刚度不要发生突变 使轨道纵向基础刚度更趋均匀 对路涵过渡段 日本 法国均提出最好都设过渡段 不分涵顶填土厚度多少 因此规定 所有横向结构物和路基之间均应设置过渡段 以保证纵向刚度的均匀变化 横向结构物与线路斜交的过渡段尾部一般应与线路垂直 条文所列的过渡措施主要是在参考日本规范的基础上建议的方法 过渡段处理方式可以有多种选择 有待设计者根据各线的具体情况 提出合理可行的处理措施 在实践中验证 并完善本暂规 2020 4 18 87 六 过渡段 二 路堤与横向结构物 立交框构 箱涵等 过渡段对于涵顶至轨底高度小 级配碎石下夹有薄层填土易产生病害 在涵洞顶和两侧均采用级配碎石填筑 即为全包级配碎石式的过渡段 涵顶至轨底高度小于1 5m时 涵顶填筑级配碎石 同时参考路桥过渡段 在横向结构物及其两端20m范围内的基床表层级配碎石中掺入3 5 的水泥 位于基床范围内的级配碎石中掺入3 5 的水泥 2020 4 18 88 六 过渡段 三 堤堑过渡段4 3 10路堤与路堑连接处 应设置过渡段 可采用下列设置方式 当路堤与路堑连接处为坚硬岩石路堑时 在路堑一侧顺原地面纵向开挖台阶 台阶高度0 6m左右 并应在路堤一侧设置过渡段 如图4 3 10 1 过渡段填筑要求同第4 3 8条2款一项 堤堑过渡方式一 doc 2020 4 18 89 六 过渡段 三 堤堑过渡段4 3 10路堤与路堑连接处 应设置过渡段 可采用下列设置方式 2当路堤与路堑连接处为软质岩石或土质路堑时 应顺原地面纵向挖成1 2的坡面 坡面上开挖台阶 台阶高度0 6m左右 如图4 3 10 2 其开挖部分填筑要求应同路堤 堤堑过渡方式二 doc 2020 4 18 90 六 过渡段 三 堤堑过渡段4 3 11土质 软质岩及强风化硬质岩路堑与隧道连接地段 应设置长度不小于20m的过渡段 并采用渐变厚度的混凝土或掺入适量水泥的级配碎石填筑 考虑到从隧道到软岩或土质路堑连接段基床的刚度变化太大 本次暂规补充了设置隧道与路堑过渡段及设置形式的规定 2020 4 18 91 七 边坡防护 4 3 15当地基良好时 路堤边坡坡度可按表4 3 14采用 表4 3 14路堤边坡坡度注 路堤填筑细粒土时边坡内设置土工格栅等层厚控制材 2020 4 18 92 七 边坡防护 4 6路基坡面防护4 6 1路堤边坡应设置坡面防护工程 防护工程应视填料性质 气候条件 边坡高度 浸水及冲刷等具体情况因地制